作者 | 虹科工業物聯網事業部

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SCADA（數據采集與監控）系統是工業領域最常見的控制系統之一，在電力、冶金、石油、化工、燃氣和軌道交通等衆多行業不可或缺。為了保障高度的可靠性與穩定性，SCADA系統一般都會從硬件、軟件、通信鍊路等方面采用冗餘設計。

”

由于幾乎需要增加一倍的軟硬件投入，SCADA冗餘系統往往需要很高的投資，而且會使得整個控制系統變得異常龐大和複雜。

那随着技術的進步，有沒有一種全新的冗餘技術，能夠大幅度減少軟硬件投入并簡化系統呢？今天，我們就通過一個實際應用案例，來介紹一種全新的冗餘SCADA系統——VTScada。

加拿大自然資源有限公司（CNRL）以戰略采購部分原油和天然氣資産起家，目前已逐漸壯大成為世界最大的獨立油氣生産商之一。對于新購置的系統而言，通常都會配備一個監控與數據采集軟件應用程序（SCADA）以用于數據信息的實時監控與曆史數據的長期整合。目前，在加拿大西部地區擁有該類型系統的數量已高達200多個。考慮到簡化操作、軟件許可、系統支持以及相關的培訓等，CNRL選擇了虹科VTScada軟件作為其所有站點的SCADA标準化解決方案。VTScada除了能夠與遍布于各現場的控制器進行通信外，還提供了獨特的冗餘及數據同步選項功能，用以适應其分布廣泛的結構體系。CNRL公司的SCADA專家Sam Lau講述了VTScada是如何幫助公司實現應用程序的持續在線并保證曆史數據安全性的。

▎CNRL公司利用多種冗餘模型為分布在加拿大西部的應用程序提供服務，覆蓋面積高達2258483平方公裡。

“我們正在尋找可以取代現有老化SCADA系統的軟件，為此我們對相當多的供應商和軟件類型做出評估。VTScada的一些特性使我們眼前一亮，其優異的版本控制更是讓我們異常驚喜，這是我們在其他軟件中都未曾發現的。”虹科VTScada本地組件中提供了應用程序配置更改加密列表，用戶可以利用其對更改記錄中的變更者與變更原因進行追蹤，大幅度減少因變更操作而産生的問題。

虹科VTScada還可以對用戶站點及設備的監控表達方式進行複制與規範。“能夠為相應資産設備等快速創建可重複使用的标簽和模闆，然後對由一個或多個應用程序傳播的整體進行修改，這具有非常的價值。此外我們十分看重的另一方面是VTScada支持各種應用層，因此我們可以為集成商創建公司專門的OEM層。這些層使我們能夠在沙箱中使用圖标控件、字體等，并對其進行個性化設置。OEM層由公司控制，因此全公司VTScada應用程序在所有方面都保持一緻性。”

“在公司，我們已經使用VTScada實現了多種不同類型的冗餘架構。我們有傳統的SCADA主機冗餘，即兩台物理機搭建主服務器和備份服務器。”

虹科VTScada軟件使用一個集成的體系結構，許可證及安裝包中涵蓋了所有核心SCADA組件。一個應用程序即可包含任意數量的冗餘服務器，且當其中一個服務器故障時，服務器可根據預先設定瞬間切換到另一個。雖然冗餘服務器通常以此方式工作，但這種集成設計同時也為其他滿足CNRL公司需求的冗餘模型提供了思路。

每個數據點的時間标記将匹配到毫秒，一旦主數據庫服務器發生故障，則關聯的工作站和網絡客戶端将切換到下一個指定的數據庫。而當該故障解除，服務器實現恢複後，之前的曆史數據将自動以最高160,000點/秒的速度在整個LAN/WAN中進行同步。曆史記錄的同步速度可根據系統負載自動降低，從而保證該同步不會對SCADA服務器之間的實時通信造成影響。任一服務器丢失的任何曆史數據都将自動同步傳輸，不論服務器數據庫之間的通信時間有多長。

“VTScada另一強大功能是能夠在同一台服務器上運行多個應用程序，我們對此前所未見。傳統意義上，一台服務器可以托管該SCADA應用程序中的一個實例，但VTScada同時允許多個實例，為我們展現了一個全新的冗餘世界。”

“之前，獲得冗餘的唯一途徑是擁有多個物理服務器，因此，如果需要主服務器和備份服務器，則必須安裝搭建所有的雙服務器組。在石油和天然氣領域，我們擁有許多服務器各自遍布于油田各處，硬件消耗及維護成本相當高昂。”

“由于VTScada在一台服務器上支持多個應用程序的運行，這種能力使我們能夠使用單個備份服務器，并通過支持多個應用程序實現整個區域的覆蓋，即可以作為許多站點的備份服務器。我們現在已将這種架構應用于大多數系統。”

“對于大型的關鍵系統，我們确實有一些案例是在用幾台物理服務器運行一個主服務器和一個備份服務器，但總體來講，我們在數據中心隻有一個大型中央備份服務器，主服務器均置于現場各處。在我們的案例中，中央備份是一個虛拟機，它的可擴展性使其可以選擇并提供冗餘，而傳統上由于附加服務器的成本我們本來不會擁有任何冗餘。”

“我們有另一款創新型冗餘服務器是在VTScada之前未曾見過的。在我們的某些應用程序中，單個應用程序包含多個重要設備。采用這種架構是完全有可能出現部分網絡中斷等問題的，這将會導緻設備直接斷開連接。當此種情況出現時，我們可能無法連接到主設備，從曆史記錄來看，由于失去與主設備的聯系，後面的第二、三台設備将成為盲點。所幸的是，在VTScada系統中應用程序曆史紀錄儀是可分散的，因此不必要連接主設備。我們可以設置本地設備曆史記錄僅用于查看該設備的I/O而不影響工廠的運營。我十分欣賞這一點。”

“獨立的服務器可以繼續使用本地實時數據與曆史數據提供本地監制此方法還支持公司在某些地方使用較小的VTScada I/O許可證來降低成本。“我們的VTScada應用程序可能有十萬個I/O、多個設施及現場設備，但我們在其他一些重要的設備上設有備份，這些設備隻使用五千個I/O的許可證。除本地設施數據檢索外，新數據将記入到本地曆史記錄中，然後在設備運作時同步到主設備中。事實上，我們可以将一個大型應用程序減縮為更小的部分，這意味着它對于實現這種冗餘級别所需的許可證和PC硬件來說十分經濟。”

“目前，公司并未耗費太多時間考慮如何管理曆史數據的冗餘，因為它由軟件處理且運作正常。我們的主服務器中存放着一個曆史記錄副本，然後拷貝到位于卡爾加裡的備份服務器中。随着VTScada應用程序數量的增加，在系統的下一階段，我們正在對用數據中心實施曆史記錄服務進行評估。”

“由于VTScada允許我們為其若幹服務指定服務器列表（如：曆史記錄儀、驅動程序、瘦客戶端服務器等），因此用戶可以在一台服務器上運行主應用程序，而在另一台服務器上運行曆史記錄功能。将曆史紀錄儀分成具有大量磁盤空間的較大型虛拟機可實現曆史數據的長期存儲，這與10年前的系統形成了鮮明對比，過去的系統隻能實現一到三個月的存儲。”

“運營商們最喜歡的功能之一是VTScada對數據變化趨勢的反映。油井數據的實時變化趨勢使他們受益頗多。其實所有的數據都在那，很難有人注意到這點，就連我們的工程師們也才剛剛發現VTScada反映數據變化趨勢功能的強大之處。”

數據分析方法的普及使企業身處這樣一個階段：像這樣數據量十分龐大的公司，面對衆多數據甚至不知應該如何處理，此時數據分析便開始發揮作用。對此CNRL已采取了一些更有效的措施來使用這些數據，隻針對數據中的問題點進行報告制定，而非查看所有數據。從現有數據分析來講，我們可以看到一個巨大的發展空間。

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